Clave para la conservación de energía

Las torres de enfriamiento son un elemento fundamental para ahorrar energía. En la nota se presentan algunos elementos básicos para comprender su funcionamiento y el por qué de su condición esencial para sistemas eficientes de acondicionamiento de aire.

por Julián Arcila y Alfredo Manuel Sotolongo*

{mosimage}El planeta está hoy en una crisis energética. Si bien aún no se han restringido los consumos de electricidad en comercios o residencias, los altos precios del petróleo están imponiendo un auto control en aquellos países que dependen de este combustible para generar su energía eléctrica. En otras naciones, donde la energía es producida a partir de centrales hidroeléctricas, también hay preocupación debido a la creciente disminución de fuentes hídricas por efecto de fenómenos como la erosión y el calentamiento global.

Todo lo anterior convive en un escenario en el que cada vez se hacen más importantes los sistemas de refrigeración y acondicionamiento de aire, pues la especialización de la economía ha llevado a que los países industriales dependan, en muchos casos, de alimentos importados desde naciones remotas y que requieren de la refrigeración para la conservación de los alimentos; en la otra orilla tenemos un planeta con temperaturas cada vez más altas, en el que se requieren de los acondicionadores de aire para poder permanecer en un ambiente confortable.

Si se analiza lo anterior, el mundo está en un círculo vicioso, pues se requieren la refrigeración y el aire acondicionado, pero estos sistemas a su vez tienen un alto impacto en el calentamiento global y en la crisis energética.

Se hace necesario entonces revisar métodos tradicionales de operación, los cuales se han destacado históricamente por su eficiencia.

En este caso se hablará de las torres de enfriamiento aplicadas a sistemas de aire acondicionado; estas son del tipo abierto, en las cuales se permite un contacto permanente entre el agua y el aire ambiental. Es importante anotar que en esta clase de torres le pueden entrar al agua elementos como hojas o polvo, por lo que algunas compañías optan mejor por cerrar el sistema con una torre, dos bombas de agua y un intercambiador de calor. Cuando se utiliza el tipo abierto lo que se hace es que se lleva a cabo un correcto tratamiento de aguas para que cuando estas regresen a la condensadora lo hagan limpias, pues los chillers y las heat pump presentan mayor durabilidad cuando dicho tratamiento se ha hecho correctamente.

Criterios de eficiencia

El boom constructor que se vive actualmente en Latinoamérica está impulsando la demanda de sistemas de acondicionamiento de aire. Muchos de ellos están consumiendo sistemas poco eficientes, pues por lo general son inmuebles (residenciales o de oficinas) concebidos para ser vendidos o arrendados.

En otros casos, cuando el inversionista planea construir para su propio uso, la eficiencia energética cobra vital importancia y este es el escenario de las torres de enfriamiento. En América Latina, por ejemplo, un buen número de esos nuevos proyectos de construcción están recurriendo al uso de torres de enfriamiento con un paquete enfriado por agua, por apartamento (water source heat pump), pues es una modalidad más eficiente. Es importante decir que aunque el costo inicial puede ser más alto, éste se recuperará fácilmente conforme se utilice el equipo.

Vale explicar que una torre de enfriamiento, según el Cooling Technology Institute (CTI),  es un dispositivo de rechazo de calor, el cual extrae el calor residual hacia la atmósfera mediante el enfriamiento de una corriente de agua a una temperatura más baja. Por lo general las torres de enfriamiento tienen un depósito de agua en su superficie más baja y ésta es el refrigerante encaminado a través de los enfriadores del proceso y condensadores en una instalación. El agua fría absorbe el calor de las corrientes de aire calientes del mismo proceso que necesita ser enfriado, lo que eleva su temperatura; posteriormente sube a la cima de la torre y cae en finos chorros sobre el material de relleno dentro de la torre, desde donde cae al depósito original para circular nuevamente. En todo este proceso se presentan dos pérdidas típicas de agua, una por arrastre del viento, cuando el agua entra en contacto con las corrientes de aire ascendente, y otro por evaporación, que se produce cuando el agua fría del depósito enfría el agua caliente que cae de la cima de la torre. En algunos casos para compensar estas pérdidas se hace necesario reponer nuevas cantidades de agua al sistema. Las torres operan con los chillers y con los paquetes enfriados por agua (water source heat pump).{mospagebreak}

Si se analiza lo anterior, al trabajar con torres de enfriamiento lo que se hace es enfriar el sistema de un modo más eficiente, pues se enfría con agua, lo cual ocurre mucho más rápido que cuando se enfría por aire, pues el agua pasa por una torre de enfriamiento y regresa al sistema mucho más fría mediante el uso del aire atmosférico.

Ahora, es importante aclarar que las torres de enfriamiento son más efectivas si se utilizan en grandes edificios y grandes complejos como hospitales, grandes edificios de oficinas, hoteles y de aquellos con gran aplicación de aire acondicionado comercial (sistemas superiores a 80 toneladas), mientras que para edificios pequeños de apartamentos quizás puede no ser lo ideal, ya que el mercado está ofreciendo cierto tipo de soluciones para estas aplicaciones que pueden ser más efectivas aunque estén enfriadas por aire.

Cambios en una tecnología muy conocida

En una época de economía globalizada, todos y cada uno de los actores de una industria deben analizar posibilidades para optimizar los rendimientos financieros de sus operaciones sin disminuir la calidad de los productos y servicios presentados al mercado.

En el caso de la construcción e incluso de las torres de enfriamiento, una de las grandes dificultades que se han presentado ha sido el alza de los precios del acero, que viene de 2002, se acentuó en 2004, pero se atenuó en 2005 y que desde 2006 al presente prácticamente ha duplicado el valor por tonelada. Este material, muy utilizado en la construcción de las torres, ha venido siendo reemplazado, parcialmente, por fibra de vidrio, sin afectar la calidad final del producto.

Las torres son sistemas sofisticados, por lo que su mantenimiento debe estar a cargo de personal especializado; incluso es un sistema que debe cuidarse como si fuera una alberca, pues está expuesta al agua y a la atmósfera. El hecho de que esté expuesta al medio ambiente fue lo que impulsó que compañías como Protec Cooling Towers comenzaran a desarrollar unidades de fibra de vidrio con su estructura en acero inoxidable, lo que ofrece ahorros al utilizar dicho metal en menor cantidad. Tal característica garantiza una mayor resistencia a la corrosión y mayor durabilidad en el producto, superior a cuando la estructura es hecha en galvanizado.

Otro aspecto importante que se ha introducido al concepto de torres es el de una mayor resistencia a fuertes fenómenos climáticos como los huracanes. Técnicamente podría plantearse que esto aplicaría para la Florida o que no tiene que ver nada con el resto de América Latina. Sin embargo, en República Dominicana se están solicitando torres que puedan soportar un huracán categoría cinco, ya que necesitan garantizar que todo tipo de sistemas seguirán operando precisamente en estos momentos cuando se están instalando un número importante de centros de datos en dicho país.

Todo lo anterior presenta las torres de enfriamiento como una importante, si no la mejor, alternativa en lo que respecta a acondicionamiento de aire. Prueba de ello es la eficiencia típica de las torres de enfriamiento, que ha impulsado su demanda en la mayoría de los proyectos de construcción en Latinoamérica. De acuerdo con discusiones sostenidas con ingenieros de varios países, en esta región, al igual que en el resto del mundo, los gobiernos se están preocupando más por racionalizar el consumo energético, para lo cual están ofreciendo diversos estímulos, entre ellos tributarios, a quienes se destaquen en la búsqueda de este objetivo.

*Alfredo Manuel Sotolongo es el presidente de Protec Cooling Towers. Cuenta con más de 15 años de experiencia en la industria del aire acondicionado y ha hecho parte de reconocidos comités y grupos de trabajo en ASHRAE, como el TC 8.6, el cual se encarga de tratar temas relacionados con las torres de enfriamiento, condensadores y enfriadores evaporativos de líquidos, entre otros. Fue presidente del capitulo ASHRAE de Miami desde 1999 al 2001; actualmente está trabajando con la región 12 de Ashrae, que incluye la Florida, Puerto Rico y toda Latinoamérica.